Trådløs telegrafi -Wireless telegraphy

En radiooperatør fra US Army Signal Corps i 1943 i New Guinea som sendte med radiotelegrafi

Trådløs telegrafi eller radiotelegrafi er overføring av tekstmeldinger med radiobølger , analogt med elektrisk telegrafi ved bruk av kabler . Før ca 1910 ble begrepet trådløs telegrafi også brukt om andre eksperimentelle teknologier for overføring av telegrafsignaler uten ledninger. I radiotelegrafi blir informasjon overført av pulser av radiobølger av to forskjellige lengder kalt "prikker" og "streker", som staver tekstmeldinger, vanligvis i morsekode . I et manuelt system trykker avsenderoperatøren på en bryter kalt en telegrafnøkkel som slår senderen av og på, og produserer pulser av radiobølger. På mottakeren er pulsene hørbare i mottakerens høyttaler som pip, som oversettes tilbake til tekst av en operatør som kan morsekode.

Radiotelegrafi var det første middelet for radiokommunikasjon. De første praktiske radiosendere og mottakere oppfunnet i 1894–1895 av Guglielmo Marconi brukte radiotelegrafi. Det fortsatte å være den eneste typen radiooverføring i løpet av de første tiårene med radio, kalt den "trådløse telegrafi-æraen" frem til første verdenskrig , da utviklingen av amplitudemodulasjon (AM) radiotelefoni tillot lyd ( lyd ) å bli overført av radio. Fra omkring 1908 sendte kraftige transoceaniske radiotelegrafistasjoner kommersiell telegramtrafikk mellom land med hastigheter på opptil 200 ord per minutt.

Radiotelegrafi ble brukt til langdistanse person-til-person kommersiell, diplomatisk og militær tekstkommunikasjon gjennom første halvdel av 1900-tallet. Det ble en strategisk viktig evne under de to verdenskrigene siden en nasjon uten langdistanse radiotelegrafstasjoner kunne bli isolert fra resten av verden ved at en fiende kuttet undersjøiske telegrafkabler . Radiotelegrafi er fortsatt populært i amatørradio . Det er også undervist av militæret for bruk i nødkommunikasjon. Kommersiell radiotelegrafi er imidlertid foreldet.

Oversikt

Illustrasjon fra 1912 av en radiotelegrafist på et skip som sender et nødanrop fra SOS om hjelp
Moderne amatørradiooperatør som sender morsekode

Trådløs telegrafi eller radiotelegrafi, ofte kalt CW ( continuous wave ), ICW (interrupted continuous wave) overføring, eller på-av-tasting , og utpekt av International Telecommunication Union som emisjonstype A1A eller A2A , er en radiokommunikasjonsmetode . Den ble overført med flere forskjellige modulasjonsmetoder i løpet av historien. De primitive gnistgap-senderne som ble brukt frem til 1920, sendte dempet bølger , som hadde veldig bred båndbredde og hadde en tendens til å forstyrre andre overføringer. Denne typen utslipp ble forbudt i 1934, bortsett fra noe eldre bruk på skip. Vakuumrør (ventil)-sendere som ble tatt i bruk etter 1920 sendte kode ved pulser av umodulert sinusformet bærebølge kalt kontinuerlig bølge (CW), som fortsatt brukes i dag. For å motta CW-sendinger, krever mottakeren en krets kalt en beat frequency oscillator (BFO). Den tredje typen modulasjon, frequency-shift keying (FSK) ble hovedsakelig brukt av radioteletype- nettverk (RTTY). Morsekoderadiotelegrafi ble gradvis erstattet av radioteletype i de fleste høyvolumsapplikasjoner under andre verdenskrig .

I manuell radiotelegrafi manipulerer avsenderoperatøren en bryter kalt en telegrafnøkkel , som slår radiosenderen av og på, og produserer pulser av umodulerte bærebølger av forskjellige lengder kalt "prikker" og "streker", som koder for teksttegn i morsekode . På mottaksstedet er morsekode hørbar i mottakerens øretelefon eller høyttaler som en sekvens av summer eller pip, som oversettes tilbake til tekst av en operatør som kan morsekode. Med automatisk radiotelegrafi bruker teleprintere i begge ender en kode som International Telegraph Alphabet No. 2 og produserer maskinskrevet tekst.

Radiotelegrafi er foreldet i kommersiell radiokommunikasjon, og den siste sivile bruken, som krever at maritime radiooperatører bruker morsekode for nødkommunikasjon, ble avsluttet i 1999 da International Maritime Organization byttet til det satellittbaserte GMDSS- systemet. Imidlertid brukes den fortsatt av amatørradiooperatører , og militære tjenester krever at signalmenn trenes i morsekode for nødkommunikasjon. En CW kyststasjon, KSM , eksisterer fortsatt i California, drevet primært som et museum av frivillige, og sporadiske kontakter med skip blir tatt. I en mindre eldre bruk, sender VHF omnidireksjonell rekkevidde (VOR) og NDB -radiofyr i luftfartsradionavigasjonstjenesten fortsatt sine en til tre bokstaver i morsekode.

Radiotelegrafi er populær blant radioamatører over hele verden, som ofte refererer til det som kontinuerlig bølge , eller bare CW. En 2021-analyse av over 700 millioner kommunikasjoner logget av Club Log-bloggen, og en lignende gjennomgang av data logget av American Radio Relay League , viser begge at trådløs telegrafi er den nest mest populære modusen for amatørradiokommunikasjon , og står for nesten 20 % av kontakter. Dette gjør det mer populært enn talekommunikasjon, men ikke så populært som digitalmodusen FT8 , som utgjorde 60 % av amatørradiokontaktene i 2021. Siden 2003 har det ikke lenger vært nødvendig med kunnskap om morsekode og trådløs telegrafi for å få en amatørradiolisens i mange land, er det imidlertid fortsatt påkrevd i enkelte land å få en lisens av en annen klasse. Fra og med 2021 krever lisens klasse A i Hviterussland og Estland, eller generell klasse i Monaco, eller klasse 1 i Ukraina morseferdigheter for å få tilgang til hele amatørradiospekteret inkludert høyfrekvensbåndene (HF ) . Videre tilbyr CEPT klasse 1-lisens i Irland og klasse 1 i Russland, som begge krever ferdigheter i trådløs telegrafi, tilleggsprivilegier: et kortere og mer ønskelig kallesignal i begge land, og retten til å bruke høyere sendekraft i Russland .

Ikke-radiometoder

Arbeidet med å finne en måte å overføre telegrafsignaler uten ledninger vokste ut av suksessen til elektriske telegrafnettverk , de første øyeblikkelige telekommunikasjonssystemene. En telegraflinje ble utviklet fra 1830-tallet og var et person-til-person tekstmeldingssystem bestående av flere telegrafkontorer knyttet sammen med en luftledning støttet på telegrafstolper . For å sende en melding, ville en operatør på ett kontor trykke på en bryter kalt en telegrafnøkkel , og skapte pulser av elektrisk strøm som stavet en melding i morsekode . Når tasten ble trykket, koblet den et batteri til telegraflinjen, og sendte strøm nedover ledningen. På mottakskontoret ville strømpulsene drive en telegrafekkolodd , en enhet som ville lage en "klikk"-lyd når den mottok hver strømpuls. Operatøren på mottaksstasjonen som kjente morsekode ville oversette klikkelydene til tekst og skrive ned meldingen. Jorden ble brukt som returvei for strøm i telegrafkretsen, for å unngå å måtte bruke en andre luftledning .

På 1860-tallet var telegrafen standardmåten for å sende mest presserende kommersielle, diplomatiske og militære meldinger, og industrinasjoner hadde bygget kontinentdekkende telegrafnettverk, med undersjøiske telegrafkabler som tillot telegrafmeldinger å bygge bro over hav . Imidlertid var det svært kostbart å installere og vedlikeholde en telegraflinje som forbinder fjerne stasjoner, og ledninger kunne ikke nå noen steder som skip til sjøs. Oppfinnere innså at hvis det kunne bli funnet en måte å sende elektriske impulser av morsekode mellom separate punkter uten en forbindelsesledning, kunne det revolusjonere kommunikasjonen.

Den vellykkede løsningen på dette problemet var oppdagelsen av radiobølger i 1887, og utviklingen av praktiske radiotelegrafi-sendere og -mottakere rundt 1899, beskrevet i neste avsnitt. Dette ble imidlertid innledet av en 50-årig historie med geniale, men til slutt mislykkede eksperimenter fra oppfinnere for å oppnå trådløs telegrafi på andre måter.

Jord-, vann- og luftledning

Flere trådløse elektriske signalsystemer basert på den (noen ganger feilaktige) ideen om at elektriske strømmer kunne ledes over lang rekkevidde gjennom vann, jord og luft, ble undersøkt for telegrafi før praktiske radiosystemer ble tilgjengelige.

De originale telegraflinjene brukte to ledninger mellom de to stasjonene for å danne en komplett elektrisk krets eller "sløyfe". I 1837 fant imidlertid Carl August von Steinheil fra München , Tyskland , at ved å koble ett ben av apparatet på hver stasjon til metallplater begravd i bakken, kunne han eliminere en ledning og bruke en enkelt ledning for telegrafisk kommunikasjon. Dette førte til spekulasjoner om at det kunne være mulig å eliminere begge ledningene og derfor sende telegrafsignaler gjennom bakken uten noen ledninger som forbinder stasjonene. Det ble gjort andre forsøk på å sende den elektriske strømmen gjennom vannmasser, for å spenne over elver, for eksempel. Fremtredende eksperimentører langs disse linjene inkluderte Samuel FB Morse i USA og James Bowman Lindsay i Storbritannia, som i august 1854 var i stand til å demonstrere overføring over en mølledam i en avstand på 500 yards (457 meter).

Teslas forklaring i 1919-utgaven av "Electrical Experimenter" om hvordan han trodde det trådløse systemet hans ville fungere

De amerikanske oppfinnerne William Henry Ward (1871) og Mahlon Loomis (1872) utviklet elektriske ledningssystemer basert på den feilaktige troen på at det var et elektrifisert atmosfærisk lag tilgjengelig i lav høyde. De trodde atmosfærestrøm, koblet med en returbane ved hjelp av "jordstrømmer" ville tillate trådløs telegrafi samt levere strøm til telegrafen, og gjøre unna kunstige batterier. En mer praktisk demonstrasjon av trådløs overføring via ledning kom i Amos Dolbears magnetoelektriske telefon fra 1879 som brukte jordledning til å sende over en avstand på en kvart mil.

På 1890-tallet arbeidet oppfinneren Nikola Tesla med et trådløst elektrisk kraftoverføringssystem for luft og jord , lik Loomis', som han planla å inkludere trådløs telegrafi. Teslas eksperimenter hadde ført til at han feilaktig konkluderte med at han kunne bruke hele jordkloden til å lede elektrisk energi og hans storskala anvendelse av ideene hans fra 1901, en trådløs høyspentkraftstasjon, nå kalt Wardenclyffe Tower , mistet finansiering og ble forlatt . etter noen år.

Telegrafisk kommunikasjon ved bruk av jordledningsevne ble etter hvert funnet å være begrenset til upraktisk korte avstander, det samme ble kommunikasjon utført gjennom vann, eller mellom skyttergraver under første verdenskrig.

Elektrostatisk og elektromagnetisk induksjon

Thomas Edisons patent fra 1891 for en trådløs telegraf fra skip til land som brukte elektrostatisk induksjon

Både elektrostatisk og elektromagnetisk induksjon ble brukt til å utvikle trådløse telegrafsystemer som så begrenset kommersiell anvendelse. I USA patenterte Thomas Edison på midten av 1880-tallet et elektromagnetisk induksjonssystem han kalte "grasshopper telegrafi", som tillot telegrafiske signaler å hoppe den korte avstanden mellom et kjørende tog og telegrafledninger som går parallelt med sporene. Dette systemet var vellykket teknisk, men ikke økonomisk, da det viste seg å være liten interesse blant togreisende for bruk av en telegraftjeneste om bord. Under den store snøstormen i 1888 ble dette systemet brukt til å sende og motta trådløse meldinger fra tog begravet i snøfonner. De funksjonshemmede togene var i stand til å opprettholde kommunikasjon via deres Edison induksjons trådløse telegrafsystemer, kanskje den første vellykkede bruken av trådløs telegrafi for å sende nødanrop. Edison ville også bidra til å patentere et skip-til-land kommunikasjonssystem basert på elektrostatisk induksjon.

Den mest suksessrike skaperen av et elektromagnetisk induksjonstelegrafsystem var William Preece , sjefingeniør for Post Office Telegraphs ved General Post Office (GPO) i Storbritannia . Preece la først merke til effekten i 1884 da overliggende telegrafledninger i Grays Inn Road ved et uhell bar meldinger sendt på nedgravde kabler. Tester i Newcastle lyktes i å sende en kvart mil ved hjelp av parallelle rektangler av tråd. I tester over Bristol Channel i 1892 var Preece i stand til å telegrafere over hull på omtrent 5 kilometer (3,1 miles). Imidlertid krevde induksjonssystemet hans store lengder med antenneledninger , mange kilometer lange, både i sende- og mottaksenden. Lengden på de som sender og mottar ledninger, måtte være omtrent like lang som bredden på vannet eller landet som skulle spennes over. For eksempel, for at Preeces stasjon skal spenne over Den engelske kanal fra Dover, England , til kysten av Frankrike , vil det kreve sending og mottak av ledninger på rundt 48 kilometer langs de to kystene. Disse fakta gjorde systemet upraktisk på skip, båter og vanlige øyer, som er mye mindre enn Storbritannia eller Grønland . Dessuten betydde de relativt korte avstandene som et praktisk Preece-system kunne spenne over at det hadde få fordeler fremfor undervanns telegrafkabler .

Radiotelegrafi

Britiske postkontoringeniører inspiserer Marconis sender (midt) og mottaker (nederst)Flat Holm , mai 1897
Typisk kommersiell radiotelegrafi-mottaker fra det første tiåret av 1900-tallet. "Prikkene" og "strekene" av morsekode ble tatt opp med blekk på papirbånd av en sifonopptaker (til venstre) .
Eksempel på transatlantisk radiotelegrafmelding tatt opp på papirbånd ved RCAs mottakssenter i New York i 1920. Oversettelsen av morsekoden er gitt under båndet.

I løpet av flere år fra 1894 arbeidet den italienske oppfinneren Guglielmo Marconi med å tilpasse det nyoppdagede fenomenet radiobølger til kommunikasjon, og gjorde det som egentlig var et laboratorieeksperiment frem til det tidspunktet til et nyttig kommunikasjonssystem, og bygde det første radiotelegrafisystemet ved å bruke dem. Preece og GPO i Storbritannia støttet og ga først økonomisk støtte til Marconis eksperimenter utført på Salisbury Plain fra 1896. Preece hadde blitt overbevist om ideen gjennom sine eksperimenter med trådløs induksjon. Imidlertid ble støtten trukket tilbake da Marconi dannet Wireless Telegraph & Signal Company . GPO-advokater slo fast at systemet var en telegraf i henhold til telegrafloven og dermed falt inn under postkontorets monopol. Dette så ikke ut til å holde Marconi tilbake. Etter at Marconi sendte trådløse telegrafiske signaler over Atlanterhavet i 1901, begynte systemet å bli brukt til vanlig kommunikasjon inkludert skip-til-land og skip-til-skip-kommunikasjon.

Med denne utviklingen kom trådløs telegrafi til å bety radiotelegrafi , morsekode overført av radiobølger. De første radiosenderne , primitive gnistgap-sendere som ble brukt frem til første verdenskrig, kunne ikke overføre stemme ( lydsignaler ). I stedet ville operatøren sende tekstmeldingen på en telegrafnøkkel , som slo senderen av og på, og produserte korte ("prikk") og lange ("dash") pulser av radiobølger, grupper av disse bestod av bokstavene og andre symboler av morsekoden. Ved mottakeren kunne signalene høres som musikalske «pip» i øretelefonene av mottakeroperatøren, som ville oversette koden tilbake til tekst. I 1910 ble kommunikasjon med det som hadde blitt kalt "hertziske bølger" universelt referert til som " radio ", og begrepet trådløs telegrafi har i stor grad blitt erstattet av det mer moderne begrepet "radiotelegrafi".

Kontinuerlig bølge (CW)

De primitive gnistgap-senderne som ble brukt frem til 1920, ble overført ved en modulasjonsmetode kalt dempet bølge . Så lenge telegraftasten ble trykket, ville senderen produsere en streng med forbigående pulser av radiobølger som gjentok seg med en lydhastighet, vanligvis mellom 50 og flere tusen hertz . I en mottakers øretelefon hørtes dette ut som en musikalsk tone, rasp eller summing. Dermed hørtes morsekodens "prikker" og "streker" ut som pip. Dempet bølge hadde en stor frekvensbåndbredde , noe som betyr at radiosignalet ikke var en enkelt frekvens, men okkuperte et bredt frekvensbånd. Dempede bølgesendere hadde begrenset rekkevidde og forstyrret overføringene til andre sendere på tilstøtende frekvenser.

Etter 1905 ble nye typer radiotelegrafsendere oppfunnet som sendte kode ved hjelp av en ny modulasjonsmetode: kontinuerlig bølge (CW) (utpekt av International Telecommunication Union som emisjonstype A1A). Så lenge telegraftasten ble trykket, produserte senderen en kontinuerlig sinusformet bølge med konstant amplitude. Siden all radiobølgens energi var konsentrert på en enkelt frekvens, kunne CW-sendere sende videre med en gitt effekt, og forårsaket også praktisk talt ingen forstyrrelser på sendinger på tilstøtende frekvenser. De første senderne som kunne produsere kontinuerlig bølge var lysbueomformeren ( Poulsen arc) senderen, oppfunnet av den danske ingeniøren Valdemar Poulsen i 1903, og Alexanderson-generatoren , oppfunnet 1906-1912 av Reginald Fessenden og Ernst Alexanderson . Disse erstattet sakte gnistsendere i radiotelegrafistasjoner med høy effekt.

Radiomottakerne som ble brukt for dempet bølge kunne imidlertid ikke motta kontinuerlig bølge. Fordi CW-signalet som ble produsert mens tasten ble trykket bare var en umodulert bærebølge , ga det ingen lyd i mottakerens øretelefoner. For å motta et CW-signal, måtte man finne en måte for å gjøre morsekodebærebølgepulsene hørbare i en mottaker.

Dette problemet ble løst av Reginald Fessenden i 1901. I hans "heterodyne"-mottaker blir det innkommende radiotelegrafsignalet blandet i mottakerens detektorkrystall eller vakuumrør med en konstant sinusbølge generert av en elektronisk oscillator i mottakeren kalt en slagfrekvensoscillator ( BFO). Frekvensen til oscillatoren er forskjøvet fra radiosenderens frekvens . I detektoren trekker de to frekvensene fra, og det produseres en slagfrekvens ( heterodyne ) ved forskjellen mellom de to frekvensene: . Hvis BFO-frekvensen er nær nok til radiostasjonens frekvens, er beat-frekvensen i lydfrekvensområdet og kan høres i mottakerens øretelefoner. Under "prikker" og "streker" av signalet produseres takttonen, mens det mellom dem ikke er noen bærebølge, så ingen tone produseres. Dermed er morsekoden hørbar som musikalske "pip" i øretelefonene.

BFO-en var sjelden frem til oppfinnelsen i 1913 av den første praktiske elektroniske oscillatoren, vakuumrør-feedback- oscillatoren av Edwin Armstrong . Etter denne tiden var BFO-er en standard del av radiotelegrafimottakere. Hver gang radioen ble stilt inn på en annen stasjonsfrekvens, måtte BFO-frekvensen også endres, så BFO-oscillatoren måtte kunne stilles inn. I senere superheterodyne- mottakere fra 1930-tallet ble BFO-signalet blandet med den konstante mellomfrekvensen (IF) produsert av superheterodynes detektor. Derfor kan BFO være en fast frekvens.

Kontinuerlig-bølge vakuumrørsendere erstattet de andre sendertypene med tilgjengeligheten av kraftrør etter første verdenskrig fordi de var billige. CW ble standardmetoden for overføring av radiotelegrafi på 20-tallet, dempede bølgegnistsendere ble forbudt i 1930 og CW fortsetter å brukes i dag. Selv i dag har de fleste kommunikasjonsmottakere produsert for bruk i kortbølgekommunikasjonsstasjoner BFOer.

Radiotelegrafi industri

I første verdenskrig ble ballonger brukt som en rask måte å heve ledningsantenner for militære feltradiotelegrafstasjoner. Ballonger på Tempelhofer Field , Tyskland, 1908.

Den internasjonale radiotelegrafunionen ble uoffisielt opprettet ved den første internasjonale radiotelegrafkonvensjonen i 1906, og ble slått sammen til den internasjonale telekommunikasjonsunionen i 1932. Da USA gikk inn i første verdenskrig ble private radiotelegrafistasjoner forbudt, noe som satte en stopper for flere pionerers arbeid på dette feltet. På 1920-tallet var det et verdensomspennende nettverk av kommersielle og statlige radiotelegrafistasjoner, pluss omfattende bruk av radiotelegrafi av skip for både kommersielle formål og passasjermeldinger. Overføringen av lyd ( radiotelefoni ) begynte å fortrenge radiotelegrafi på 1920-tallet for mange applikasjoner, noe som muliggjorde radiokringkasting . Trådløs telegrafi fortsatte å bli brukt til privat person-til-person virksomhet, statlig og militær kommunikasjon, som telegrammer og diplomatisk kommunikasjon , og utviklet seg til radioteletype- nettverk. Den ultimate implementeringen av trådløs telegrafi var telex , ved bruk av radiosignaler, som ble utviklet på 1930-tallet og var i mange år den eneste pålitelige formen for kommunikasjon mellom mange fjerne land. Den mest avanserte standarden, CCITT R.44 , automatiserte både ruting og koding av meldinger ved kortbølgesendinger .

I dag, på grunn av mer moderne tekstoverføringsmetoder, har morsekoderadiotelegrafi for kommersiell bruk blitt foreldet. Om bord har datamaskinen og det satellitttilknyttede GMDSS- systemet i stor grad erstattet Morse som kommunikasjonsmiddel.

Regulering av radiotelegrafi

Continuous wave (CW) radiotelegrafi er regulert av International Telecommunication Union (ITU) som emisjonstype A1A.

US Federal Communications Commission utsteder en livstids kommersiell Radiotelegraph Operator License. Dette krever å bestå en enkel skriftlig prøve om forskrifter, en mer kompleks skriftlig eksamen om teknologi, og demonstrere morsemottak med 20 ord per minutt klarspråk og 16 wpm kodegrupper. (Kreditt gis for lisenser for amatør ekstra klasse opptjent under det gamle 20 wpm-kravet.)

Galleri

Se også

Referanser og notater

Generell
Sitater

Videre lesning

Oppført etter dato [ senest til tidligst ]

Eksterne linker